FR2892338A1

FR2892338A1 - Thermoforming a connector on the end of a plastic pipe comprising forming an enlarged section and shrinking part of it to form a recess for a seal

Info

Publication number: FR2892338A1
Application number: FR0510766A
Authority: FR
Inventors: Philippe Mestres
Original assignee: Alphacan SAS
Current assignee: Alphacan SAS
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2007-04-27

Abstract

Forming a connector on the end of a plastic pipe, comprising an enlarged portion with a recess for a seal (3), comprises heating the outside of the pipe above its memory temperature, forming the rear section (1c) of the enlarged portion, the rear wall (2c) of the recess and a roughed-out front section of the connector with the same cross-section as the recess, and then shrinking the roughed-out front section (4) to form the front wall of the recess and the front section of the connector, with an inside diameter (D) equal to the outside diameter of a pipe to be connected. Independent claims are also included for: (1) apparatus for forming a connector as above, comprising an oven for heating the outside of the pipe and a device for limiting the heating of the front section during shrinking; (2) plastic pipe, especially made of biaxially oriented or rigid PVC, with a connector formed as above.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE THERMOFORMAGE D'UNE EMBOITURE DE TUBE ENMETHOD AND INSTALLATION FOR THERMOFORMING A TUBE ROD EN

MATERIAU POLYMERE, ET TUBE MUNI D'UNE TELLE EMBOITURE. POLYMER MATERIAL, AND TUBE PROVIDED WITH SUCH A BOOM.

L'invention est relative à un procédé de thermoformage d'une emboîture à une extrémité d'un tube en matériau polymère, procédé du genre de ceux selon lesquels on chauffe l'extrémité du tube à conformer à une température supérieure à la température de mémoire du matériau, et on réalise sur une longueur d'emboîtement une partie élargie dont le diamètre interne est sensiblement égal au diamètre externe d'un tube adjacent à emboîter et, dans une zone de la partie élargie, on réalise une gorge pour un joint d'étanchéité, cette gorge ayant un fond dont le diamètre interne est supérieur au diamètre interne de la partie élargie, le fond se raccordant par une paroi avant et une paroi arrière aux sections avant et arrière de la partie élargie situées de part et d'autre de la gorge. Il existe de multiples façons de créer sur un tube une emboîture, également appelée tulipe, avec ou sans joint d'étanchéité. On peut utiliser, par exemple, un mandrin intérieur, à parties rétractables ou non, en fonction de la forme finale désirée, ou une forme extérieure en provoquant un gonflement de l'intérieur du tube jusqu'à le plaquer contre la forme extérieure. Un procédé appelé Rieber , connu et résumé à titre d'état de la technique dans la publication US 2005/0046189, permet en une seule opération de former la tulipe ou emboîture, avec la gorge recevant le joint d'étanchéité, directement sur ce dernier par sertissage à chaud. Le procédé selon US 2005/0046189 permet de former l'emboîture avec une gorge recevant le joint d'étanchéité et une gorge recevant une bague de retenue pour assurer une liaison mécanique entre les deux tubes emboîtés. Ces deux procédés génèrent des déformations non contrôlées sur des tubes en certains matériaux polymères, notamment des tubes en PVC bi-orienté ou en PVC rigide. WO 97/33739 décrit un procédé pour former une emboîture de tube en PVC bi-orienté, selon lequel on introduit un mandrin dans l'extrémité du tube, on chauffe le tube jusqu'à la température de transition vitreuse du PVC, puis on pousse le mandrin plus à fond dans le tube tout en augmentant le chauffage du tube jusqu'à une température légèrement supérieure à celle d'orientation moléculaire du PVC. Le tube est ensuite refroidi et le mandrin retiré du tube. Selon ce procédé si on souhaite installer un joint au moment du processus de réalisation de l'emboîture, on ne peut le faire qu'après obtention de la tulipe car les températures et les efforts mis en oeuvre lors du formage de l'emboîture risqueraient d'endommager le joint. La mise en place d'un joint après finition de l'emboîture nécessite de déformer le joint pour l'introduire dans la gorge, ce qui limite les choix de types de joints possibles. L'invention a pour but, surtout, de fournir un procédé du genre défini précédemment qui permet de réaliser rapidement une emboîture, en particulier avec joint d'étanchéité, sur un tube en matériau polymère, notamment du type PVC bi-orienté ou PVC rigide, sans entraîner de déformations non contrôlées. The invention relates to a method for thermoforming a socket at one end of a tube made of a polymer material, a method of the type in which the end of the tube to be heated is heated to a temperature greater than the temperature of memory of the material, and an enlarged portion is produced over an interlocking length, the internal diameter of which is substantially equal to the external diameter of an adjacent tube to be fitted and, in an area of the enlarged part, a groove is made for a joint of sealing, this groove having a bottom whose inner diameter is greater than the inner diameter of the enlarged portion, the bottom connecting by a front wall and a rear wall to the front and rear sections of the enlarged part located on either side throat. There are many ways to create a socket on a tube, also called a tulip, with or without a seal. For example, an inner mandrel, with or without shrink parts, depending on the desired final shape, or an outer shape may be used, causing the inside of the tube to swell and press against the outer shape. A process known as Rieber, known and summarized as state of the art in the publication US 2005/0046189, allows in a single operation to form the tulip or socket, with the groove receiving the seal, directly on the latter by hot crimping. The method according to US 2005/0046189 makes it possible to form the socket with a groove receiving the seal and a groove receiving a retaining ring to ensure a mechanical connection between the two nested tubes. These two processes generate uncontrolled deformations on tubes made of certain polymer materials, in particular bi-oriented PVC pipes or rigid PVC pipes. WO 97/33739 discloses a method for forming a bi-oriented PVC tube socket, in which a mandrel is inserted into the end of the tube, the tube is heated to the glass transition temperature of PVC, and then the mandrel deeper into the tube while increasing the heating of the tube to a slightly higher temperature than the molecular orientation of the PVC. The tube is then cooled and the mandrel removed from the tube. According to this method, if it is desired to install a joint during the process of making the socket, it can only be done after obtaining the tulip because the temperatures and the forces used during the forming of the socket risk 'damage the seal. The establishment of a joint after finishing the socket requires deforming the seal to introduce it into the groove, which limits the choice of possible types of joints. The object of the invention is, above all, to provide a method of the kind defined above which makes it possible to rapidly produce a socket, in particular with a seal, on a tube of polymer material, in particular of the bi-oriented PVC or rigid PVC type. without causing uncontrolled deformation.

Selon l'invention, un procédé de formage du genre défini précédemment est caractérisé en ce qu'il comporte : - une première étape au cours de laquelle sont réalisées, en l'absence de joint, la section arrière de la partie élargie de l'emboîture, la paroi arrière de la gorge, et une ébauche de la section avant de l'emboîture de diamètre interne égal à celui du fond de la gorge, et - une seconde étape au cours de laquelle sont réalisées, par un rétreint de l'ébauche de la section avant de l'emboîture, la paroi avant de la gorge, et la section avant de l'emboîture avec un diamètre interne égal au diamètre externe du tube à emboîter. According to the invention, a forming method of the kind defined above is characterized in that it comprises: a first step in the course of which, in the absence of a seal, the rear section of the enlarged portion of the socket, the rear wall of the groove, and a blank of the front section of the socket of internal diameter equal to that of the bottom of the groove, and - a second step during which are carried out by a narrowing of the roughing of the front section of the socket, the front wall of the groove, and the front section of the socket with an internal diameter equal to the outer diameter of the tube to be fitted.

De préférence, lors de la seconde étape, un mandrin est introduit dans l'ébauche, et on chauffe à une température adéquate la seule partie d'extrémité du tube située en avant du fond de gorge pour provoquer le rétreint sur le mandrin. Avantageusement, un joint d'étanchéité est mis en place sur le mandrin pour la deuxième étape, ce joint d'étanchéité étant placé en butée axiale contre la paroi arrière de la gorge avant chauffage pour provoquer le rétreint. L'invention est également relative à une installation pour la réalisation d'une emboîture à une extrémité d'un tube en un matériau polymère, cette installation comportant un four pour le chauffage de l'extrémité du tube, et étant caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour limiter le chauffage à la section de l'emboîture qui se trouve en avant de la gorge. De préférence des moyens de refroidissement, notamment par aspersion d'eau ou par soufflage d'air, sont prévus pour refroidir la section avant de l'emboîture après rétreint. L'installation peut comporter des buses pour l'aspersion d'eau. Preferably, during the second step, a mandrel is introduced into the blank, and the only end portion of the tube located in front of the bottom of the groove is heated to a suitable temperature to cause shrinkage on the mandrel. Advantageously, a seal is placed on the mandrel for the second step, this seal being placed in axial abutment against the rear wall of the groove before heating to cause shrinkage. The invention also relates to an installation for producing a socket at one end of a tube made of a polymer material, this installation comprising an oven for heating the end of the tube, and being characterized in that it comprises means for limiting the heating to the section of the socket which is in front of the groove. Preferably cooling means, in particular by water spraying or by air blowing, are provided to cool the front section of the socket after shrinkage. The installation may comprise nozzles for spraying water.

L'invention est également relative à un tube en matériau polymère, notamment en PVC bi-orienté ou PVC rigide, comportant une emboîture obtenue par le procédé défini précédemment. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins : Fig.1 est une coupe axiale schématique avec partie en extérieur et 10 partie arrachée, d'un emboîtement de tubes. Fig.2 est une coupe axiale d'un tube avant réalisation de l'emboîture. Fig.3 est une coupe schématique axiale illustrant la première étape du procédé selon l'invention. Fig.4 est une coupe axiale illustrant le début de la seconde étape du 15 procédé selon l'invention. Fig.5 montre semblablement à Fig.4 la fin de la deuxième étape du procédé, et Fig.6 montre schématiquement le retrait du mandrin après réalisation de l'emboîture. 20 En se reportant à Fig.1 des dessins on peut voir un tube T en matériau polymère présentant un effet de mémoire à l'égard de la température, de préférence un tube en PVC bi-orienté ou en PVC rigide. Pour raccorder le tube T à un tube adjacent Ta, situé à droite selon Fig.1, une emboîture E est prévue à l'extrémité concernée du tube T sur une longueur d'emboîtement I. 25 L'extrémité du tube présente ainsi une partie élargie 1 dont le diamètre interne D est sensiblement égal au diamètre extérieur De du tube adjacent Ta à emboîter. Le diamètre extérieur De du tube Ta peut être égal et notamment supérieur à celui du tube T comme dans le cas de Fig.1. L'emboîture E est prévue en conséquence. 30 Dans une zone de la partie élargie 1, une gorge 2 est réalisée pour un joint d'étanchéité 3. La gorge 2 comporte un fond 2a dont le diamètre interne Df est supérieur à celui D de la partie élargie 1. Le fond 2a se raccorde par une paroi inclinée avant 2b et une paroi inclinée arrière 2c aux sections avant et arrière 1 b, 1c de la partie élargie 1 situées de part et d'autre de la gorge. La 35 section avant est celle située entre la gorge 2 et l'extrémité ouverte de la partie élargie 1 ; la section arrière est celle située de l'autre côté de la gorge 2 par rapport à la section avant. The invention also relates to a tube made of a polymeric material, especially bi-oriented PVC or rigid PVC, comprising a socket obtained by the method defined above. The invention consists, apart from the arrangements set out above, in a certain number of other arrangements which will be more explicitly discussed below with reference to an embodiment described with reference to the accompanying drawings, but which is in no way limiting. In these drawings: FIG. 1 is a diagrammatic axial section with part outside and part torn off, of an interlocking of tubes. Fig.2 is an axial section of a tube before making the socket. Fig.3 is an axial schematic section illustrating the first step of the method according to the invention. Fig. 4 is an axial section illustrating the beginning of the second step of the method according to the invention. Fig.5 similarly shows in Fig.4 the end of the second step of the method, and Fig.6 schematically shows the withdrawal of the mandrel after making the socket. Referring to Fig. 1 of the drawings, there is shown a tube T of polymeric material having a temperature memory effect, preferably a bi-oriented PVC tube or rigid PVC. To connect the tube T to an adjacent tube Ta, situated on the right according to FIG. 1, a socket E is provided at the relevant end of the tube T over an interlocking length I. The end of the tube thus has a portion 1 whose inner diameter D is substantially equal to the outer diameter of the adjacent tube Ta to fit. The outer diameter of the tube Ta may be equal and in particular greater than that of the tube T as in the case of FIG. The socket E is provided accordingly. In an area of the enlarged portion 1, a groove 2 is formed for a seal 3. The groove 2 comprises a bottom 2a whose inner diameter Df is greater than that of the enlarged portion 1. The bottom 2a is connected by a front inclined wall 2b and a rear inclined wall 2c to the front and rear sections 1b, 1c of the enlarged portion 1 located on either side of the groove. The front section is that located between the groove 2 and the open end of the enlarged portion 1; the rear section is that located on the other side of the groove 2 relative to the front section.

La forme finale souhaitée pour l'emboîture E est illustrée sur Fig.1. Pour aboutir à cette forme, avec un matériau polymère tel que le PVC bi-orienté ou le PVC rigide, sans provoquer de déformations non contrôlées de l'extrémité du tube, avec possibilité de mise en place d'un joint lors du formage de l'emboîture, selon l'invention on procède comme exposé ci-après. Au cours d'une première étape illustrée sur Fig.3, on réalise, en l'absence du joint 3, une ébauche d'emboîture comportant la section arrière 1c de la partie élargie, la paroi arrière 2c de la gorge et une ébauche 4 de la section avant de l'emboîture. Le diamètre interne Dd de l'ébauche 4 de la section avant est égal à celui Df (Fig.1) du fond 2a de la gorge. Lors de cette première étape, l'extrémité du tube T est chauffée sur une longueur 11 supérieure de quelques centimètres environ à la longueur I, jusqu'à une température supérieure à la température de mémoire du matériau . La température de chauffage de la zone de l'emboîture est de l'ordre de 100 C pour le PVC. L'ébauche d'emboîture peut être créée par introduction d'un mandrin interne M1 dans l'extrémité chauffée du tube. Le mandrin M1 présente une surface extérieure correspondant à la forme souhaitée pour l'ébauche. Selon une autre possibilité, la forme de l'ébauche d'emboîture illustrée sur Fig.3 est obtenue par gonflement et plaquage sur une forme extérieure non représentée, reproduisant la surface extérieure de l'ébauche souhaitée à la fin de la première étape. Puis on refroidit par eau ou par air l'ébauche d'emboîture illustrée sur Fig.3 jusqu'à la température ambiante, et on retire le mandrin M1 du tube T. A la fin de cette première étape, la longueur axiale f1 de l'ébauche 4 de la section avant est supérieure, à la distance axiale f (Fig.1) entre le bord avant de la paroi 2c et l'extrémité avant de l'emboîture finie illustrée sur Fig.1. Au début d'une deuxième étape, le joint d'étanchéité 3 est mis en place sur un mandrin interne M2 cylindrique dont le diamètre externe Dj est égal au diamètre interne D de la section arrière 1c. Le mandrin M2 est engagé jusqu'à ce que le joint d'étanchéité 3 soit placé en butée axiale contre la paroi arrière 2c de l'ébauche. Le joint d'étanchéité 3 peut être éventuellement renforcé, par exemple par un jonc en acier. En variante, un élément rétractable pourrait être mis en place sur le mandrin M2, à la place du joint 3, pour la réalisation de la gorge 2. Cet élément rétractable serait ensuite enlevé, en fin de processus pour laisser la gorge 2 libre. Le joint 3 serait introduit ultérieurement. The desired final shape for the socket E is illustrated in FIG. To achieve this form, with a polymeric material such as bi-oriented PVC or rigid PVC, without causing uncontrolled deformation of the end of the tube, with the possibility of setting up a seal during forming of the socket, according to the invention is carried out as explained below. During a first step illustrated in FIG. 3, in the absence of the seal 3, a plug blank comprising the rear section 1c of the enlarged part, the rear wall 2c of the groove and a blank 4 is produced. of the front section of the socket. The internal diameter Dd of the blank 4 of the front section is equal to that Df (Fig.1) of the bottom 2a of the groove. During this first step, the end of the tube T is heated over a length greater than a few centimeters to the length I, to a temperature greater than the memory temperature of the material. The heating temperature of the zone of the socket is of the order of 100 C for the PVC. The socket blank may be created by introducing an inner mandrel M1 into the heated end of the tube. Mandrel M1 has an outer surface corresponding to the desired shape for roughing. According to another possibility, the shape of the socket blank illustrated in FIG. 3 is obtained by swelling and plating on an unrepresented external shape, reproducing the external surface of the desired blank at the end of the first step. Then the water-cooled or air-cooled plug blank illustrated in Fig. 3 to room temperature, and the mandrel M1 is removed from the tube T. At the end of this first step, the axial length f1 of the The blank 4 of the front section is greater, at the axial distance f (Fig.1) between the front edge of the wall 2c and the front end of the finished socket illustrated in Fig.1. At the beginning of a second step, the seal 3 is put in place on a cylindrical internal mandrel M2 whose external diameter Dj is equal to the internal diameter D of the rear section 1c. The mandrel M2 is engaged until the seal 3 is placed in axial abutment against the rear wall 2c of the blank. The seal 3 may be optionally reinforced, for example by a steel rod. Alternatively, a retractable element could be placed on the mandrel M2, instead of the seal 3, for the realization of the groove 2. This retractable element would then be removed at the end of the process to leave the groove 2 free. Joint 3 would be introduced later.

On assure ensuite un réchauffement local de l'ébauche 4 de la section avant, dans laquelle est engagée le mandrin M2. La section 4 est portée à une température adéquate pour profiter de l'effet mémoire du matériau du tube T. Cette température est supérieure à la température de transition vitreuse, et est notamment d'environ 100 C pour du PVC bi-orienté ou du PVC rigide. La partie réchauffée de l'ébauche 4 de la section avant est de préférence limitée à une zone 5 (Fig.4) comprise entre un plan orthogonal à l'axe du tube et tangent au bord avant du joint 3 et le plan du bord avant de l'ébauche. La partie réchauffée de l'ébauche 4, par suite de l'effet mémoire, se rétracte sur le joint 3 et sur le mandrin interne M2 comme illustré sur Fig.5. Le chauffage de la zone 5 est avantageusement assuré à l'aide d'un four régulé 6, cylindrique, dans lequel est engagé l'ensemble du mandrin M2 et de la zone concernée de l'ébauche 4. L'extrémité du four 6 tournée vers le tube T comporte avantageusement une jupe flexible A qui vient en contact avec la surface extérieure de l'ébauche 4 et protège la zone située à l'extérieur du four, notamment le fond 2a de gorge et le joint 3, contre le chauffage. Après rétreint, comme visible sur Fig.5, la distance entre le plan de l'extrémité du tube T et le bord avant de la paroi inclinée 2c a diminué jusqu'à la valeur f de Fig.l. Then local warming of the blank 4 of the front section, in which is engaged the mandrel M2. Section 4 is brought to a suitable temperature to take advantage of the memory effect of the material of the tube T. This temperature is greater than the glass transition temperature, and is especially about 100 C for bi-oriented PVC or PVC rigid. The heated portion of the blank 4 of the front section is preferably limited to a zone 5 (FIG. 4) between a plane orthogonal to the axis of the tube and tangential to the front edge of the joint 3 and the plane of the front edge. of the sketch. The heated part of the blank 4, as a result of the memory effect, retracts on the seal 3 and on the internal mandrel M2 as illustrated in FIG. The heating of the zone 5 is advantageously ensured by means of a controlled, cylindrical furnace 6, into which the entire mandrel M2 and the relevant zone of the blank 4 are engaged. The end of the furnace 6 is rotated to the tube T advantageously comprises a flexible skirt A which comes into contact with the outer surface of the blank 4 and protects the area outside the oven, in particular the groove bottom 2a and the seal 3 against the heating. After shrinking, as shown in Fig.5, the distance between the plane of the end of the tube T and the front edge of the inclined wall 2c decreased to the value f of Fig.l.

Le four étant retiré, la partie réchauffée de l'emboîture est ensuite refroidie par exemple par aspersion d'eau froide (à température du réseau) à l'aide de buses 7 (Fig.5) prévues en particulier dans deux demi-coquilles B1,B2 pour le refroidissement. Le mandrin M2 est ensuite retiré après refroidissement de l'emboîture E comme illustré sur Fig.6. With the furnace removed, the heated portion of the socket is then cooled, for example by cold water spraying (at grid temperature) using nozzles 7 (FIG. 5) provided in particular in two half-shells B1. , B2 for cooling. The mandrel M2 is then removed after cooling the socket E as illustrated in FIG.

Le procédé de l'invention permet de former une emboîture et d'introduire un joint renforcé sans le déformer. Lorsque le joint est soumis à une déformation des problèmes peuvent surgir concernant la tenue du joint et la qualité de l'étanchéité du raccord entre deux tubes, si la déformation est permanente. The method of the invention makes it possible to form a socket and to introduce a reinforced seal without deforming it. When the seal is subjected to deformation problems can arise concerning the seal strength and the quality of the seal between the two tubes, if the deformation is permanent.

Le procédé permet de fabriquer une emboîture avec un joint, renforcé ou non, sur un tube ou sur un accessoire de forme tubulaire, à partir d'un tube T, ou d'un accessoire, dont les forces de formage sont très supérieures à ce que peut supporter le joint selon les autres procédés connus. Le procédé permet également d'introduire dans un tube une forme 35 d'un diamètre supérieur en matériau non déformable, pour quelque raison que ce soit, par exemple une forme métallique. The method makes it possible to manufacture a socket with a joint, reinforced or not, on a tube or on a tubular accessory, from a tube T, or an accessory, whose forming forces are much greater than this. that can support the seal according to other known methods. The method also makes it possible to introduce into a tube a shape with a larger diameter of non-deformable material, for any reason, for example a metallic form.

Claims

1. A method of thermoforming a socket (E) at an end of a tube (T) of polymer material, wherein the end of the tube to be conformed to a temperature above the temperature of the material is heated, and an enlarged part (1) whose internal diameter (D) is substantially equal to the external diameter of an adjacent tube to be fitted is made on an interlocking length (I), and, in an area of the enlarged part, an groove (2) for a seal (3), this groove having a bottom (2a) whose internal diameter is greater than the internal diameter of the widened part, the bottom (2a) being connected by a front wall (2b) and a rear wall (2c) to the front (Ib) and rear (1c) sections of the enlarged portion located on either side of the groove, characterized in that it comprises: a first step during which are made, in the absence of a seal, the rear section (1c) of the widened part of the socket, the rear wall (2c) of the groove, and a blank (4) of the front section of the inner diameter socket (Dd) equal to that of the bottom (2a) of the groove, and - a second step during which the front wall (2b) of the groove and the front section (1b) of the socket with a diameter are made by necking the blank (4) of the front section of the socket. internal (D) equal to the outer diameter of the tube to be nested.

2. Method according to claim 1, characterized in that, in the second step, a mandrel (M2) is introduced into the blank, and is heated to a suitable temperature the only end portion (5) of the tube located in front of the groove bottom (2a) to cause shrinkage on the mandrel.

3. Method according to claim 2, characterized in that a seal (3) is placed on the mandrel (M2) for the second step, this seal being placed in axial abutment against the rear part (2c) of the groove before heating to cause shrinkage.

4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in the first step, a mandrel (Ml) whose outer shape corresponds to that desired for the socket blank, is introduced into the heated end of the tube.

5. Installation for producing a socket at one end of a tube made of a polymer material according to the method of any one of claims 1 to 4, comprising an oven for heating the end of the tube, characterized in that it comprises means (A) for limiting the heating, in the second step, to the section (5) of the socket which is in front of the groove.

6. Installation according to claim 5, characterized in that it comprises cooling means for cooling the front section of the socket after necking.

7. Installation according to claim 6, characterized in that the cooling means comprise a water spraying (7).

8. Installation according to claim 7, characterized in that it comprises nozzles (7) for spraying water.

9. Tube of polymeric material, especially bi-oriented PVC or rigid PVC, 20 having a socket (E) obtained by a method according to one of claims 1 to 4. 15